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铜铁合金,大有作为 ——铜铁合金加工成型技术及创新应用研讨会在陕西西安顺利召开
2020-4-30 14:06:13
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中国有色金属加工工业协会
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425日,由中国有色金属加工工业协会(以下简称:加工协会)主办,陕西斯瑞新材料股份有限公司、中南大学共同承办的第一届“铜铁合金加工成型技术及创新应用研讨会”在陕西西安召开。来自于政府部门(国家工信部、陕西省科技厅、工信厅、西安市科技局、西安雁塔区政府等)、生产企业(陕西斯瑞、金田铜业、华中铜、中色奥博特等)、高校科研院所(中南大学、西安交大、西安理工、西安建筑科技大学、大连理工、河南科技大学、东北大学等)、下游应用企业(华为、京东方、亨通光电、华西能源、恒丰特导等)等70余人参加。

铜铁合金(铁含量为5~50%)具有优良的导热性、抗弯折性能,铁含量大于30%时具有非常优良的磁性、电磁屏蔽性能,另外还有良好的低热膨胀系数,耐磨性和抑菌性等特性。据分析,该产品将具有巨大的应用前景,如铜铁板带可用于5G手机散热板、屏蔽罩、大尺寸OLED背板材料、大尺寸LED显示屏散热板(在日本已经应用)、电连接器接插件、无线充电线路板、空调冷凝管等;CuFe合金杆、棒、线、丝材可用于电磁屏蔽线、高保真音频线、无人机高速电机用电磁屏蔽电线、高压电缆线、机器人通讯控制线、射频线、编织电磁屏蔽网/带、海水养殖网箱、焊接丝材等;CuFe合金粉末可用于刹车片、吸波屏蔽涂料、3D打印,医用抗菌方面(如糖尿病伤口愈合)等;CuFe合金在三相异步电机、注塑模具、电火花加工、电烙铁头、电工触头等方面也具有潜在的应用前景。

陕西斯瑞新材料股份有限公司(以下简称:陕西斯瑞)于2017年度首次采用真空自耗技术成功开发铜铁50合金材料。此后不断接到日本、韩国、美国等企业对这类材料的需求订单,开始向境外提供铜铁5~50%材料、杆//线、板带等。陕西斯瑞积极与国外客户了解关于这种关键基础材料的市场应用,初步了解到有用于5G手机蚀刻、手机散热背板、OLED大尺寸背板代替NiFe(因瓦合金),等。我国铜铁合金材料应用基本还未起步,与国外存在较大差距。为了让我们国家在此领域不落后于国外,为了尽快将铜铁合金材料在国内推广应用,由陕西斯瑞出资,加工协会、陕西斯瑞、中南大学、宁波金田共同发起此次“铜铁合金加工成型技术及创新应用研讨会”。

会议内容主要由以下三部分组成:铜铁合金加工成型技术及创新应用研讨;陕西斯瑞与中南大学校企合作签约暨奖学金和助学金捐赠仪式;参观陕西斯瑞生产现场。

研讨会分别由加工协会副秘书长靳海明和中南大学材料学院院长李周主持。 

论坛召开

  

加工协会靳海明副秘书长主持 

陕西斯瑞董事长王文斌在研讨会上首先致辞:陕西斯瑞每年向全球市场提供各种铜铬(含铬25~50%)触头1000多万片,占全球50~60%的市场份额、国内70%以上市场份额,近十年的铜铬触头专利占全球70~80%,获工信部单项冠军产品。由铜铬触头延伸,陕西斯瑞打造了C18系列、C15系列、CuFeCuMnCuTi系列材料的批量制造能力,部分产品填补了国家空白,替代进口。斯瑞还开发了高纯金属铬、中高压电工触头、转子端环/导条CuCrZr等零件、高温合金制品等。3年前,陕西斯瑞开发了CuFe合金的熔炼工艺,2年前为韩国、日本等企业提供各种铜铁合金杆、棒、线、粉、板带、异型零件,日本、韩国已经开始进入铜铁新材料的推广应用阶段。为了让我们国家这个领域不落后于日本、韩国、欧美,斯瑞和加工协会、中南大学牵头,召开技术研讨会推进铜铁合金材料的发展。国家正在推动新基建,不论是新一代电子信息技术产业、智能城市、智能交通、智能电网、各类数据终端都会用到各类高端先进铜合金,铜铁合金材料在新基建的各个领域一定会大有用武之地。

 

陕西斯瑞王文斌董事长致辞

中南大学副校长周科朝在致辞中指出:铜、铁是两种古老的金属,将这两种古老金属结合在一起,有望焕发新的生机并将有新的广泛的应用。此次研讨会不仅将探讨铜铁合金制备加工工艺,还将探讨其性能和应用领域,铜铁合金材料也将带来一代材料应用的技术革命。

 

中南大学副校长周科朝先生致辞

国家工信部原材料司闫宏伟在致辞中说明了疫情发生以来,市场需求减少面临的形势。工信部也对新材料应用开展了首批次应用保险补偿机制工作,通过上下游协同,产学研用机制,可研发新产品,拓展产品新应用领域。希望通过研讨会契机,上下游扩大合作,共同提升铜铁合金材料发展水平,为提升我国有色工业建设做出贡献。

工信部原材料司闫宏伟在线致辞

中南大学材料学院院长李周先生在报告《Cu-Fe合金制备加工工艺探讨》中,介绍了Cu-Fe合金双熔体混合铸造工艺特点、Cu-Fe合金组合形变热处理工艺过程组织和性能的演变规律以及需要开展的相关应用基础研究工作。

 

中南大学材料学院院长李周先生做报告

西安斯瑞先进铜合金科技有限公司孙君鹏先生在报告《铜铁合金制备工艺》中,介绍了斯瑞自主开发的8种铜铁合金制备工艺,包含真空自耗电弧熔炼工艺、真空感应熔炼工艺、上引连续铸造工艺、非真空半连续铸造工艺、真空气雾化制粉工艺、3D打印工艺、真空水平连续铸造工艺和真空下引连续铸造工艺。以上工艺方法生产铜铁合金基础是斯瑞自己开发生产的真空感应熔炼高纯度母合金,对铸锭、棒、线、粉末等不同成分铜铁合金采用不同制备工艺。斯瑞公司基于多年的生产实践和总结,认为铁含量510%可以用非真空熔炼工艺,铁含量10%以上采用真空熔炼工艺;铜铁合金制备关键工序是熔炼和铸造过程。保证高纯度、高均匀性、高一致性、低成本是铜铁合金制备工作的目标,也是该材料加工和性能的保证。

宁波金田铜业(集团)股份有限公司总工程师王永如在《电磁兼容高铁含量Cu-Fe合金材料研发进展及交流》报告中,介绍了高铁含量Cu-Fe合金材料背景、金田的CuFe合金材料、CuFe合金材料应用研发领域、制备技术现状和关键技术特点。铜铁合金具备优良的电磁屏蔽性、高弹性、导电、导热性、耐磨性、延展性等。介绍了金田通过熔铸法生产的Cu-Fe5合金和粉末冶金法生产的Cu-Fe10合金的导电率、热导率、弹性模量、比热、磁透率和力学性能等。介绍了不同铁含量的Cu-Fe合金的电磁性能,CuFe5CuFe10的导电性能、弹性模量、抗应力松弛性能、耐热性能。CuFe5CuFe10铜合金的导电率非常优异,是C51914倍,C50712倍。CuFe5CuFe10弹性模量优于C5191C5071CuFe5CuFe10抗应力松弛特性基本与C5191一致,略低于C5071CuFe5CuFe10合金软化温度比磷青铜高60 且更平稳。金田也开发了高铁含量Cu-Fe合金线材、带材、管材等。王总指出,高铁含量Cu-Fe合金应用前景广阔,将用于电磁屏蔽材料,高导电高张力线材,散热材料、模具,代替现有铜合金,新产品开发用材等。高铁含量Cu-Fe合金满足高技术和特殊功能的需求,可用于OLED显示屏金属负极、5G手机电子屏蔽罩散热板、引线框架、接插件、继电器、耐高温电机、编织线、热交换器等。

 

宁波金田铜业(集团)股份有限公司总工程师王永如先生现场报告

西安斯瑞先进铜合金科技有限公司周斌先生在其报告《铜铁合金的性能与应用》中,介绍了铜铁合金的性能与应用、给市场批量供应的铜铁合金产品、铜铁合金的相关专利、文章及企业标准。力学性能测试结果显示,随着Fe含量的增加,铜铁合金的抗拉强度、硬度随之升高,C19400相比较,CuFe5合金的导电率也超过了60%IACS,但是其抗拉强度、硬度指标更高一些,而且根据文献资料显示,CuFe12CuFe20抗拉强度可超过900MPa,导电率超过60%IACS,具有广泛的应用市场。导热性能测试结果显示,CuFe5板带热导率达350W/(m*K),略优于C18150C19400;屏蔽性能测试结果显示,CuFe5板带在14KHz~18GHz频段均有良好的屏蔽效果,尤其在430MHz~18GHz频段的屏蔽效能更为优异,达到了93.5dB以上,CuFe2030MHz下屏蔽效能为90.9dB1.46GHz下为65.3dB,表明随着Fe含量的增加,低频段的屏蔽效果更为优异;还介绍了CuFe合金的弹性、抗菌性。

关于铜铁合金的应用市场,主要介绍了CuFe5合金在手机CPU的屏蔽罩、无线充电用刻蚀线路板、同轴电缆的屏蔽层、大型屏蔽室壁材、CT/MRI室、精密研究机关室、散热板、卡槽、冷凝管、焊接丝材、刹车片、碳刷、涂料、食品级塑料包装,杀菌等方面的应用实例。目前斯瑞公司在铜铁合金市场应用研究方面有诸多合作科研项目,如电机转子、军品、机车制动材料等,也希望与相关单位展开在5G通信、电连接器、屏蔽、吸波材料、医用等领域的合作项目。目前斯瑞可以批量供应铜铁母合金、铜铁合金板带、铜铁合金丝材、铜铁合金粉末等产品。截止目前斯瑞已申请铜铁专利30项,已受理12项,获授权专利3项。

华为技术有限公司袁文文博士在报告《铜基材料在ICT行业中的应用需求和挑战》中,介绍了铜基材料在散热器-壳体基材、多孔材料上的应用需求,国产化替代和其它需求等。在散热器用的铜基壳体材料、多孔毛细芯领域,对铜基材料需求强烈。在国产化替代中,一些特殊的材料,如焊接用铜焊膏、铍铜材料和国外仍然有差距。铜基线缆中高导电的铜材料,目前尚没有好的解决方案。

江西省科学院应用物理研究所邹晋博士在报告《电磁场作用对Cu-Fe合金组织和性能的影响》中,介绍了交变磁场下Cu-Fe合金凝固行为和强磁场下Cu-Fe合金热处理行为,指出通过添加磁场可提高铜铁合金性能。

 

江西省科学院应用物理研究所邹晋博士现场报告

中铜华中铜业有限公司副总经理高克在报告《铜心同德,铁血丹心,共创中国铜加工新材料未来——铜基富铁合金产业化研究》中,对企业和公司产品进行了详细介绍,后指出铜基富铁材料具有独有的优越特点,具备目前其它合金没有的优秀性能,可以加工成线、板带、薄膜、粉末、管状等多种形态,并可以应用于各种产业领域。介绍了铜铁合金的强化机理、工艺路线、性能曲线、热加工、多级时效、板型控制、表面多级处理等。

大连理工大学岳世鹏博士在《铜铁合金难混溶特性表征及熔炼过程研究》中,介绍了难混溶合金的研究现状和难混溶特性表征及熔炼过程研究,为组织均匀亚稳难混溶Cu-Fe合金的制备提供理论依据和指导。

报告结束后,与会领导和专家展开了热烈的讨论互动。讨论指出,新型铜铁合金材料可用于C19400的升级,可尝试替代部分锡磷青铜,也可用作航天特殊焊接材料、铜铁管换热器、线材用于耐高温航天电机,耐温可超过300℃。大家还一致认为,铜铁新材料应尽快到应用领域试用。

研讨会后,中南大学副校长周科朝和陕西斯瑞新材料股份有限公司董事长王文斌,双方就中南大学和陕西斯瑞新材料股份有限公司“校企合作共建协议”签约,陕西斯瑞新材料股份有限公司总经理武旭红、西安斯瑞先进铜合金科技有限公司总经理梁建斌与中南大学材料科学与工程学院院长李周、中南大学粉末冶金研究院副院长甘雪萍,就“中南大学斯瑞奖学金”和“中南大学斯瑞抗疫助学金”签约。陕西斯瑞2020年将为中南大学提供抗疫助学金10万元,以后每年为中南大学提供奖学金10万元。

 

校企合作暨捐赠签约仪式

下午,与会专家和代表赴陕西斯瑞新材料股份有限公司、西安斯瑞先进铜合金科技有限公司现场进行了参观交流。

现场参观

休会后,本次研讨会的发起单位加工协会、陕西斯瑞、中南大学、宁波金田等对会议成果给与了充分肯定,并共同制定了铜铁新型合金的研发方向与应用推广重点领域,并初步拟定“第二届铜铁合金加工成型技术及创新应用研讨会”将于今年下半年在中南大学举办。

 

线下与会代表合影留念

(铜业部 吴琼)  


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